No07泵解析文档格式.docx

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图8—l是吸入罐液面低于泵中心线的情况，称为吸入头（HA）。

炼油化工厂中更多的情况是是吸入罐液面高出泵中心线。

由于液体的质量力，使叶轮入口存在一定压力，这种情况称为罐注头。

此时液体的质量力驱使液体不断流进叶轮中心。

二.离心泵的分类

根据结构和使用目的不同，离心泵可以有很多种类型，常见的有以下几种分类方法。

按液体吸入叶轮的方式可分为单吸泵和双吸泵。

单吸泵的叶轮只有一侧有吸入口，液体从叶轮一侧进入（图8—3）。

双吸泵的叶轮两侧都有吸入口（图8－4）。

双吸泵适用于排量较大的场合。

按叶轮级数，可分为单级泵和多级泵。

多级泵是在同一根泵轴上串联了两个以上叶轮。

图8—5所示为一台两级单吸泵。

级数增多时，泵的扬程提高，可以达到的压力也随之提高。

级数更多的泵体一般制成分段式，其结构特点是壳体分为吸入段、中段和压出段，各段之间用拉紧螺栓固紧（见图8—6）。

按壳体剖分方式，可分为水平剖分式和分段式。

图3—4所示的双吸泵属水平剖分式，壳体在通过泵轴中心线的水平面上分开。

多级分段式的壳体是以与泵轴相垂直的平面剖分（见图8-6）。

图8－3　单级单吸离心泵

按输送介质，可以分为水泵、油泵、酸泵、碱泵等。

图8—3、图8—4、图8—6都是水泵，图8—5是油泵。

水泵的轴封一般采用填料密封，油泵则由于油类易挥发，同时泄漏后容易引起火灾，在密封上要求比较严格，通常采用密封效果比较好的机械密封（见图8—5）。

图8—5油泵的进出口接管均垂直向上，这是为了便于排出泵壳中的气体。

油泵根据油品温度的高低，又分为冷油泵和热油泵，一般把输送油品温度在200℃以上的泵称热油泵。

热油泵在结构上需考虑热膨胀问题，如中心支撑、支架冷却、底座中央常装有滑动导块。

此外热油泵对材料的要求更高，如冷油泵壳体可用铸铁，热油泵泵体要用铸钢。

图8—7所示是一台分段式多级高压热油泵，其结构上的显著特点是有双层壳体，以保证使用的安全，图中轴封为早期结构填料密封，现均已改用机械密封结构。

三.离心泵的型号

现将石油化工厂使用最多的水泵、油泵、耐腐蚀泵及近年来引进的流程泵型号介绍如下；

图8－4双吸式离心泵

国产泵的型号大部分按汉语拼音等编制，型号通常分首、中、尾三部分。

首部是数字，表示泵的主要尺寸（一般为泵的吸入口直径，以mm或英寸为单位）；

中部是汉语拼音字母，表示泵的特征或型式；

尾部的数字表示该泵的性能参数，旧产品中该数字代表泵的比转数nl除以10的整数值，新产品中代表该泵的单级扬程（m）。

有时尾部数字后面还带有英文字母A、B、C等，它表示泵中装着外径切割过叶轮。

多级泵尾部由两个数字相乘表示，其中乘号前的数字代表泵的单及扬程[m]，乘号后的数字表示泵的级数。

例如：

图8－5双级悬臂Y型油泵

图8－6多级离心水泵

图8－7分段式多级高压离心热油泵

Y型油泵的材料分为I、Ⅱ、Ⅲ三类，根据介质温度和腐蚀性来确定主要零部件的材料，见表8-1。

表8-1Y型油泵主要零件的材料

随着工业的发展和技术有进步，泵的系列也在不断地补充和更新。

例如JS型清水泵是靠近国际标准的高效节能泵，是BA型和B型的替代产品。

同时还引进了一些较先进的流程泵以便逐步替代一些效率较低的泵。

这些泵的型号大都以泵的形式、进出口直径及叶轮直径表示，

根据工作介质和使用要求及泵系列来源的不同，离心泵的型号很多，这里不一一列举，具体型号与泵性能应查阅产品样本及产品说明书。

在泵型号中出现了扬程一词，扬程是离心泵的主要性能参数，它是离心泵抽送的单位质量液体从泵中获得的能量，单位是J／kg，而生产中和样本上经常用米（m）来表示，其两种单位的关系为：

“m”＝“（J/kg）·

g”，g＝9.8m／s2。

四.离心泵的主要部件

1.叶轮

叶轮是离心泵中唯一的能量传递元件。

叶轮和轴以及固定于轴上的所有零件统称为转子。

当原动机带动泵轴旋转时，固定于轴上的叶轮也随之旋转，通过叶片把原动机的能量传给液体，使液体提高压力。

通过泵后液体压力的升高值ΔP（Pa），与扬程H（J／kg）和液体的密度ρ（kg／m3）有关，即ΔP＝ρH（MPa）。

叶轮通常由轮盘、叶片和轮盖三部分组成。

根据三者的组合情况可有闭式、半开式、开式及双吸叶轮等结构，如图8—8所示。

叶轮多数情况下用铸造或精密铸造法整体制成。

当流道很窄不易铸造时，可采用在轮盘上铣出叶片后与轮盖焊接或铆接的结构。

叶片有前弯叶片、径向叶片和后弯叶片之分，如图8—9所示。

离心泵中大都采用后弯形叶片，即叶片弯曲方向与叶轮转动方向相反。

图8－8离心泵叶轮型式

图8－9不同叶片弯曲型式的叶轮

2.吸入室

吸入室位于叶轮入口之前，其作用是将吸入管中液体以最小的能量损失导入叶轮。

吸入室一般有三种形式，如图8—10所示。

锥形吸入室用于小型单级悬臂式离心泵中。

螺旋形吸入室目前多用于悬臂式离心油泵和剖分式多级蜗壳泵中。

环形吸入室常用于多级分段式离心泵中。

3.泵体

泵体主要是压液室，压液室的作用是收集液体和转换能量，即把从叶轮排出的液体收集起来导向排出管，同时降低液体的速度，使动能转化为压力能。

压液室是指叶轮出口到泵出口法兰（对分段式多级泵是到下一级叶轮入口）的过流部分，常见的有蜗壳和导叶（也称导轮）两种型式。

蜗壳因流道做成螺旋形而得名，如图8—11所示。

液体沿螺旋线流动，随着流道截面的增加而降低速度。

螺壳后有一扩压段，在该段主要起降速扩压作用。

对分段式多级泵，为了使结构简单紧凑，每级叶轮和下一级叶轮之间的能量转换采用导叶（导轮）结构，导叶有径向导叶和流道式导叶两种，如图8—12所示。

径向导叶流动性能稍差，流道式导叶流动性能较好，但制造困难。

离心油泵与一般分段多级泵多用径向式导叶，而分段多级高压热油泵则用流道式导叶。

图8－10吸入室型式

图8－11蜗壳图

图8－12导叶图

4.轴向力平衡装置

离心泵运转时，转子受到一个与轴心线平行的轴向力，其产生原因可作如下解释：

液体流经叶轮后压力升高，因此在叶轮前后两侧压力的分布不同，如图8-13所示。

在轮盖侧r1范围内的压力为p1，轮盘侧r2范围内为p2且呈抛物线分布。

显然轮盖侧压力低，轮盘侧压力高，这就是产生轴向力的主要原因。

轴向力一般自叶轮背面指向叶轮入口。

图8－13叶轮两侧压力分布

由于轴向力相当大（特别是叶轮的级数较多时），除个别单级小型水泵利用滚动轴承承受轴向力外，一般都需要采取平衡轴向力的措施。

单级泵常用的平衡轴向力措施：

1）采用双吸叶轮。

双吸叶轮两侧对称，轴向力相互抵消，这种叶轮一般用于流量较大的场合，如图8—4所示的泵。

2）开平衡孔或接平衡管。

在叶轮轮盘上相当于吸入口直径范围内开若干平衡孔，使轮盘前后空间相通，液体从轮盘后经平衡孔流到进口，使叶轮两例压力分布基本相同。

这种结构的叶轮在叶轮背后与泵壳间增设密封环．其直径与轮盖入口处的密封环的直径相同，如图8—14所示。

图8－14平衡孔和平衡管

3）平衡叶片。

此法是在叶轮轮盘背面装有若干径向叶片，如图8—15所示。

当叶轮旋转时，叶片推动叶轮与泵壳间的液体旋转，使叶轮背面靠叶轮中心部分的压力下降，使轴向力减小。

此法还具有减小轴封负荷，防止固体颗粒进入轴封的作用。

图8－15平衡叶片

多级泵常用的轴向平衡措施有以下几种：

1）叶轮对称布置。

图8-5是叶轮对称布置的两级泵。

叶轮对称布置一般用于叶轮数为偶数的水平剖分式多级蜗壳泵，如果级数为奇数时，第一级叶轮要做成双吸叶轮。

图8—16为叶轮对称布置的几种形式。

叶轮对称布置的要求是轴封所受压力较小；

级间泄漏量要小，即相邻级间的压差应尽量小；

同时流道应尽量简单。

2）平衡鼓。

如图8—17所示，在多级分段泵的未级叶轮后装一个圆柱形平衡鼓（也称

图8－16叶轮对称布置型式

卸荷盘），平衡鼓左面的压力为末级叶轮出口压力p2，平衡鼓与泵壳有间隙密封，平衡鼓右面是平衡室、平衡室通过平衡管与泵入口连通，其压力为p0（稍高于一级人口压力）。

因p2大于p0，故产生一个与轴向力方向相反的平衡力P平＝π（r2-rm2）（p2-p0），使轴向力得到平衡。

当轴向力发生变化时，平衡鼓不能调整平衡力，仍需安装止推轴承来承受残余的轴向力。

图8－17平衡鼓

3）自动平衡盘。

在多级泵中，为适应轴向力的变化，自动调整轴向力的平衡，采用图8—18所示的自动平衡盘装置。

在此装置中末级叶轮后的压力为p，液体流过径向间隙b后压力下降为p′，再经轴向间隙b0后的压力变为p0。

p0是平衡盘后的压力，与泵入口连通，压力稍高于泵入口压力，基本不变化。

通过径向间隙b和轴向间隙b0的泄漏量q相同。

平衡盘前后压差（p′-p0）与平衡盘工作面积的乘积是平衡力，其方向与轴向力方向相反。

图8－18自动平衡装置

该装置自动平衡轴向力的原理与过程如下：

当轴向力大于平衡力时，转子向左移动，轴向间隙b0变小，泄漏量q也随之变小，径向间隙b中流速下降，使流过径向间隙b的阻力损失变小，平衡盘前压力p′上升，p′-p0值变大，故平衡力上升；

当轴向力小于平衡力时，转子向右移动，轴向间隙b0增大，随之泄漏量q增大，在径向间隙b中液体流速加大，其阻力损失增大，使平衡盘前压力p′下降，平衡盘前后压差p′-p0变小，平衡力变小。

因此，可简化归纳如下：

轴向力＞平衡力b0↓→q↓→p′↑→（p′-p0）↑→平衡力↑

轴向力＜平衡力b0↑→q↑→p′↓→（p′-p0）↓→平衡力↓

在这种装置中，靠转子左右移动，不断调整平衡力大小，以达到轴向力与平衡力的平衡。

平衡性能的好坏除正确设计平衡盘尺寸外，正确选取径向间隙b是一个重要问题．一般取b＝0.2~0.4mm。

当液体粘度大或含泥沙等杂质时，可适当加大径向间隙b，以免间隙过小致使液流不通畅造成平衡盘失效。

4）平衡盘与平衡鼓组合装置。

这种装置兼有平衡盘与平衡鼓的综合效果，多用于大容量分段式多级泵中，如图8—19所示。

图8－19平衡盘和平衡鼓组合装置

5.径向力平衡措施

径向力的不平衡主要出现在蜗壳式泵中，通常认为液体从叶轮中均匀流出，并在蜗室中作等速运动，因此螺旋形蜗室是在一定的设计流量下配合一定的叶轮而设计的。

蜗室基本保证叶轮周围液体作均匀的等速运动，此时叶轮周围压力大体上是均匀分布的．叶轮与蜗室协调工作，不产生径向力。

当流量发生变化．在大于或小于设计流量下工作时，叶轮与涡室的协调性被破坏，在叶轮周围产生速度和压力的不均匀。

当流量小于设计流量时，涡室压力从泵舌开始逐渐上升。

在流量大于设计流量时，蜗室内压力从泵舌开始逐渐下降。

离心泵并不能总在设计流量下工作，启动和停车时在零流量下工作，生产中产量的变化也直接影响泵的流量，因此径向力是不可避免的。

径向力的合力使轴和轴